制造执行系统是处于上层企业计划管理系统和底层工业现场控制系统之间的面向车间生产的信息化管理系统。该系统不仅能将上层的生产任务传达给车间,还能将底层的执行情况反馈给计划人员,在计划层与控制层之间架起了一座桥梁,填补了两者间的“鸿沟”,是智能制造必不可少的关键技术之一。制造执行系统是制造企业走向现代化、智能化的必经之途,本文以国内致力于LED封装与LED应用产品生产的光电高新制造企业木林森股份有限公司为背景,在研究生产排程等关键技术的基础之上,以缩短工期、减少库存、快速交货为目标,设计并实现MES系统中包含的计划排程和生产过程等功能模块,提高车间生产流程信息化管理水平。主要内容如下:(1)分析该公司的业务流程以及功能需求,在此基础上,对制造执行系统的总体方案进行设计。系统架构由存放并提供数据的数据库层、操作并反馈数据的基础数据支撑层、处理业务逻辑的应用层和直接与用户接触的表现层构成,系统结构更清楚,分工更明确,有利于后期的维护和升级。功能模块细化到设备和工艺等基础数据的管理模块、安排工序和加工时间等的生产排程模块、管理车间生产进度和质检数据的生产过程模块、模拟设备接口传输数据的管理模块、显示甘特图等信息的管理模块以及包含用户信息、角色权限和菜单信息的系统管理模块。(2)以遗传算法为核心进行静态调度,以最短加工时间、最少加工成本和最少更换设备材料次数为目标,优化生产排程计划。编码是遗传操作的基础,在考虑该企业的生产流程特点基础上,对加工工序、生产设备、加工时间以及生产成本进行编码,形成一个四层的编码结构。根据非支配层级和拥挤距离选择个体,形成Pareto解集,在无量纲化各目标值并确定其权重之后,采用线性加权法计算Pareto解集中每个个体的综合评价值,选择综合评价值最高的调度方案,形成相应的计划排程甘特图。(3)以神经网络算法为核心进行动态调度,研究加急订单、设备故障等不确定因素扰动下生成重排程方案的调度技术。采用归一化方法解决因输入信号绝对值较大导致输出信号进入平坦区的问题。将三个经过处理得到的十六进制数的组合序列作为输出信号,并将之与实际生产工序序列一一映射,以避免信号经过激活函数处理后得到非法组合序列的问题。(4)结合车间生产涉及的用户、订单、批次、工艺、设备、编码信息等实体对象,设计系统数据库以及表结构,采用C#语言,Easy UI、Web API、JS等开发工具在Visual Studio环境下完成系统关键模块开发。